T∕GRM 160-2026 油气储层裂缝地质力学定量预测技术要求

ICS75.020CCSE11GRMTechnicalrequirementsforgeomechanicalquantitativepredictionoffracturesinoilT/GRM160—2026 2规范性引用文件 3术语和定义 4单井裂缝识别与综合表征 5岩石力学参数 6古构造应力场数值模拟 7现今应力场数值模拟 8储层裂缝三维分布预测 8附录A（资料性）岩心裂缝观察统计表 附录B（资料性）单井裂缝发育综合柱状图 附录C（资料性）岩石力学实验设计表 附录D（资料性）现今应力场实测与模拟结果对比 附录E（资料性）储层裂缝发育参数实测与模拟结果对比表 附录F（资料性）储层裂缝三维分布规律图 T/GRM160—2026本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中关村绿色矿山产业联盟提出并归口。本文件起草单位：中国地质大学（武汉）、中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司、中国矿业大学、成都理工大学、中国石油大学（华东）、中国科学院武汉岩土力学研究所、中国石油集团川庆钻探工程有限公司。本文件主要起草人：刘敬寿，沈传波，李聪，施宁，蒋恕，孟祥瑞，鞠玮，何建华，邹娟，王淼，商琳，田博涵，马存飞，何怀银，葛翔，杨亚东，罗洋，刘贺娟，李珍赟，时贤，李海东，高永亮，冒海军，李彦泽，鲁远红，马立民，李子颐，王祥，冯靓，赵健凯，段彬，钱超，吴海涛，缪聪，唐志潭。本文件为首次发布。T/GRM160—2026油气储层裂缝地质力学定量预测技术要求本文件规定了油气储层裂缝地质力学定量预测的单井裂缝识别与综合表征、岩石力学参数、古构造应力场数值模拟、现今应力场数值模拟和储层裂缝三维分布预测等。本文件适用于油气储层勘探开发阶段，油气区块构造裂缝地质力学定量预测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T23561（所有部分）煤和岩石物理力学性质测定方法GB/T33685地震勘探数据处理技术规程SY/T6285油气储层地质评价方法SY/T6451探井测井资料处理与解释规范SY/T7617海相页岩地质力学评价规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1现今地应力场insitustressfield现今地壳中应力的大小、方向和分布空间，主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力等耦合构成。3.2古构造应力场paleotectonicstressfield构造活动时期作用在地壳某一地区应力的大小、方向和分布空间，是控制构造变形和构造单元演化的应力总和。3.3裂缝线密度fracturelineardensity单位长度内发育的裂缝条数。3.4裂缝开度fractureaperture裂缝壁之间的法向距离。4单井裂缝识别与综合表征4.1岩芯裂缝识别与表征4.1.1裂缝识别准备识别岩芯裂缝前，应将岩芯按深度顺序摆好，明确井斜角和井斜方位角。4.1.2裂缝识别T/GRM160—2026岩芯张裂缝应表现为裂缝面粗糙不平，矿脉厚度变化大，绕过砾石和结核；岩芯剪裂缝应表现为裂缝面平滑，矿脉厚度均匀，切穿砾石和结核。4.1.3岩心裂缝表征a）识别岩芯裂缝时应统计裂缝深度、岩性、产状、缝长、缝高、开度、力学性质、充填性、擦痕/阶步等参数，并将裂缝参数填入记录表内，见附录A。b）识别岩芯裂缝应进行数据分析，表征裂缝的产状、充填性、力学性质和发育程度，绘制单井裂缝发育综合柱状图，图件应包含常规测井曲线、深度、岩石力学参数、岩性柱状图、裂缝参数，使裂缝发育段的常规测井曲线特征、力学特性和岩性具有可读性，具体见附录B。4.2成像测井裂缝识别与表征4.2.1未充填裂缝识别未充填裂缝在成像测井图像上应表现为暗色或黑色的正弦条纹曲线，连续性好。4.2.2充填裂缝识别充填裂缝在成像测井图像上应表现为亮黄色或白色的正弦条纹曲线。4.2.3溶蚀裂缝识别裂缝发生溶蚀时，在成像测井图像上应表现为沿正弦条纹曲线分布不规则暗色斑点。4.2.4裂缝产状的计算裂缝倾向应为成像测井图像正弦曲线波谷对应的方位角；裂缝倾角应按公式（1）计算：EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up1(·),D)式中：H—正弦曲线振幅，mm；D—井径，mm。4.2.5裂缝开度的计算裂缝开度应按公式（2）计算：式中：W—裂缝开度，mm；A—由裂缝造成的电导异常面积，m2；a、b—与仪器有关的常数，其中a宜取0.004801，b宜取0.863，实际应用时应核实并采用与测量仪器吻合的值。4.2.6成像测井裂缝表征识别的成像裂缝应进行数据分析，表征裂缝产状、充填性、裂缝密度和裂缝开度。4.3薄片裂缝识别与表征T/GRM160—2026薄片中张裂缝应呈不规则锯齿状或阶梯状边缘，不切割矿物颗粒，充填物晶粒方向杂乱；薄片中剪裂缝应呈平直边缘，可切穿矿物颗粒，充填矿物定向排列。识别的薄片裂缝应进行数据分析，表征裂缝类型及裂缝充填性和充填物类型。4.4CT岩心扫描裂缝识别CT岩心扫描图像中黑色区域应为低密度岩石或有裂缝分布区域，灰色及亮白色区域应为岩石骨架。识别的CT岩心扫描图像的裂缝应进行数据分析，表征裂缝类型及裂缝开度。4.5裂缝期次划分4.5.1根据裂缝交切关系划分两组相交裂缝中，裂缝被切割时，应为早期裂缝，裂缝被限制时，应为晚期裂缝，裂缝相互切割时，应为同期共轭裂缝。4.5.2根据充填物同位素年龄划分裂缝充填物应记录同位素年龄，每个同位素年龄应代表一期构造运动对应的裂缝形成期次。4.5.3根据声发射实验划分声发射实验应识别声发射计数率突增点，每个突增点应代表一期构造运动对应的裂缝形成期次。4.5.4根据流体包裹体实验划分流体包裹体应分析记录均一温度，每个均一温度峰值应代表一期构造运动对应的裂缝形成期次。4.5.5裂缝期次划分原则当多种裂缝期次划分方法确定的结果存在矛盾时，应结合区域构造演化史进行综合判定，裂缝期次应匹配区域构造演化期次。5岩石力学参数5.1岩石力学实验方案设计a）岩石力学实验方案设计中应包括岩石弹性力学参数和岩石强度力学参数实验设计，同时应进行岩石应力测试，实验类型及实验测定的参数见附录C，其他要求按GB/T23561执行。b）岩石力学实验应记录岩石样品的垂深数据，岩石力学实验应还原岩石地下原位赋存条件，施加的围压大小应与岩石样品垂深匹配。5.2岩石力学实验结果分析岩石力学实验结果应符合不同岩性岩石力学参数的常规区间，不符合分布区间的实验数值应剔除。5.3单井岩石力学参数表征5.3.1动态岩石力学参数的计算动态岩石力学参数应按下列公式计算：a）单井动态杨氏模量按公式（3）计算：Ed=10__3pVb）单井动态泊松比按公式（4）计算：c）单井动态内摩擦角按公式（5）计算：T/GRM160—2026EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up6(8),π)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up6(π),1)式中：Ed—动态杨氏模量，GPa；ρ—岩石密度，g/cm3；p—纵波速度，m/s；Vs—横波速度，m/s；d—动态泊松比，无量纲；5.3.2动静态岩石力学参数转换对于单井计算的岩石力学参数，应明确岩石力学实验测定样品深度，计算测井中对应的动态岩石力学参数，结合岩石力学实验测定的静态参数拟合动静态参数转换模型，将动态岩石力学参数转换至不同岩性岩石的真实力学参数区间。5.4三维岩石力学参数反演5.4.1叠前地震反演三维岩石力学参数基于叠前地震反演三维岩石力学参数，应进行地震数据前处理，按GB/T33685执行，应进行叠前地震纵波反演、横波反演和密度反演，应根据反演得到的纵横波和密度反演三维岩石力学参数，反演得到的三维岩石力学参数应与静态岩石力学参数进行对比，误差不应大于20%。5.4.2叠后地震反演三维岩石力学参数基于叠后地震反演三维岩石力学参数，应进行地震数据前处理，按GB/T33685执行，应利用井震数据结合实现三维地震纵波阻抗反演，应根据反演得到的纵波阻抗进行三维岩石力学参数的反演，反演得到的三维岩石力学参数应与静态岩石力学参数进行对比，误差不应大于20%。6古构造应力场数值模拟6.1不同时期地质模型构建不同时期地质模型构建应明确关键构造运动期次，收集不同构造运动期次的古地貌图和断层演化图，将地貌图和断层演化图数字化成三维点云进行不同时期地质模型构建。6.2不同时期力学模型构建不同时期力学模型应进行三维岩石力学参数反演，三维岩石力学参数应包含密度、杨氏模量、泊松比、抗张强度、抗压强度、内摩擦角和内聚力，不同时期力学模型的构建应明确岩石力学参数的演化规律，恢复不同时期力学模型的岩石力学参数。6.3不同时期数学模型构建不同时期数学模型的构建应明确构造运动的应力特征，明确古构造应力的大小和方向，确定模型施加的边界条件，模型有限元网格划分时，网格尺寸应满足模拟精度要求，并加密断层周围的网格。6.4古构造应力场模拟结果可靠性分析古构造应力场模拟结果应根据岩石声发射实验结果进行验证，模拟结果和对应的声发射实验结果误差不应大于20%，模拟结果的应力状态应符合构造运动时期的应力状态，若模拟结果误差大于20%时，应调整边界条件至符合误差范围；古构造应力场断层附近应呈高地应力，构造低部位地应力变高。7现今应力场数值模拟T/GRM160—20267.1井点现今地应力场大小和方向的确定7.1.1井点现今地应力大小计算井点现今地应力大小应按下列公式计算：a）对于岩石声发射实验数据，井点现今地应力大小应按下列公式计算：tan式中：H—现今水平最大主应力，MPa；h—现今水平最小主应力，MPa；σV—现今垂向主应力，MPa；，σ2，σ3—声发射水平样品测得的三个应力值，MPa；⊥—声发射垂直样品测得的应力值，MPa；b）对于声波测井数据，井点现今地应力大小宜采用组合弹簧模型，按下列公式计算： V 式中：σV—垂向主应力，MPa；Z—深度，m；p—岩石密度，g/cm3g—重力加速度，取值9.8m/s2；σh—水平最小主应力，MPa；σH—水平最大主应力，MPa；PP—孔隙压力，MPa；μ—泊松比，无量纲；E—杨氏模量，GPa；α—Biot系数，无量纲；ξh、ξH—最小、最大主应力方向的应变量，无量纲。c）对于水力压裂数据，井点现今地应力大小应按下列公式计算：式中：σh—水平最小主应力，MPa；PISI—瞬时停泵压力，MPa；Pw—井口净水柱压力，MPa；σH—水平最大主应力，MPa；r—裂缝重张压力，MPa；0—地层孔隙压力，MPa。T/GRM160—2026其他要求按SY/T7617执行7.1.2井点现今地应力场方向的确定井点现今地应力方向应按下列要求确定：a）对于成像测井资料，现今地应力方向宜根据呈近180°对称分布的井壁崩落或钻井诱导缝确定，其中井壁崩落方位应为现今水平最小主应力的方向，钻井诱导缝平均走向为现今水平最大主应力的方向。b）对于声波测井资料，现今地应力方向应根据快慢横波方位确定，其中快横波方位指示现今水平最大主应力方向，其他要求按SY/T6451执行。c）对于微地震资料，现今地应力方向应根据微地震监测到的微裂缝走向确定，微裂缝走向应指示现今水平最大主应力的方向。7.2现今地质模型构建对于地震解释得到的构造层位数据和断层数据，应进行精细构造解析，明确层位和断层的合理性，构建速度场模型，将构造层面和断层转换至深度域模型，对于地貌图和断层分布图，应将图件数字化为三维点云，利用点云进行现今地质模型构建。7.3现今力学模型构建现今力学模型应进行三维岩石力学参数反演，反演过程见本文件5.4三维岩石力学参数反演，三维岩石力学参数应包含密度、杨氏模量、泊松比、抗张强度、抗压强度、内摩擦角和内聚力。7.4现今数学模型构建现今数学模型应在获取现今地应力大小和方向的基础上，进行模型边界条件的设置，模型有限元网格划分时，网格尺寸应满足模拟精度要求，并加密断层周围的网格。7.5现今应力场模拟结果可靠性分析7.5.1现今应力场大小的分析现今应力场模拟结果应根据井点地应力大小进行验证，误差不应大于15%，模拟结果误差大于15%时，应调整边界条件至符合误差范围，同时断层附近应呈现应力低值，构造低部位应呈现应力高值，模拟结果和实测结果应进行记录，见附录D。7.5.2现今应力场方向的分析现今地应力方向在断层附近应出现偏转角度时，应根据断层填充物类型差异确定，断层为硬质材料充填时，断层附近应力方向应趋于垂直断层，断层为软质材料充填时，断层附近应力方向应趋于平行断层。8储层裂缝三维分布预测8.1储层裂缝参数计算模型8.1.1裂缝产状的计算模型裂缝产状计算模型应符合下列规定：a）裂缝产状应借助裂缝面法向量确定在平面上的倾向和倾角，以岩石剪切破裂为例，在应力场坐标系中产生的两组裂缝面的单位法向量可用公式（15）表示：式中：z—裂缝面单位法向量在应力场坐标系中X、Y、Z坐标轴的分量，无量纲；T/GRM160—2026θ—岩石破裂角，°。b）法向量转化为大地坐标系中nxynz式中：3个分量nx、ny、nz可用公式（16）表示：'cosα21cosα22cosα23cosα31cosα32cosαcosα21cosα22cosα23cosα31cosα32cosα33x'y'nznα11、α12、α13—σ1与X-Y-Z轴的夹角，°;α21、α22、α23—σ2与X-Y-Z轴的夹角，°;α31、α32、α33—σ3与X-Y-Z轴的夹角，°;nx、ny、nz—裂缝面单位法向量在应力场坐标系中X、Y、Z坐标轴的分量，无量纲。c）裂缝的倾向应采用公式（17）计算：η=arctan式中：η—裂缝倾角，°:nx，ny，nz—裂缝面单位法向量在大地坐标系中X、Y、Z坐标轴的分量，无量纲。裂缝倾向应分象限，按下列公式计算：1）当nx≥0且ny>0时，裂缝的倾向为北东向，此时裂缝的倾向按公式（18）计算：nyny2）当nx≤0且ny>0时，裂缝的倾向为南东向，此时裂缝的倾向按公式（19）计算：3）当nx<0且ny≤0时，裂缝的倾向为南西向，此时裂缝的倾向按公式（20）计算：4）当nx≥0且ny＜0时，裂缝的倾向为北西向，此时裂缝的倾向按公式（21）计算：式中：Y—裂缝倾向，°;nx，ny—裂缝面的单位法向向量在大地坐标系中X、Y坐标轴的分量，无量纲。8.1.2裂缝密度的计算模型裂缝密度计算模型应符合下列规定：a）裂缝密度计算应分析古构造应力场模拟的主应力结果，按照下列公式计算：EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(2),1)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(2),2)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(2),3)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up3(2),P)式中：Dvf—裂缝体密度，m2/m3；T/GRM160—2026、σ3—最大主应力、中间主应力、最小主应力，MPa；σp—岩石破裂强度，MPa；μ—泊松比，无量纲E—杨氏模量，GPa；Dlf—裂缝线密度，条/m；J—裂缝表面能，J/m2；L1—最大主应力方向的单元体长度，m；L3—最小主应力方向的单元体长度，m；b）若存在多期裂缝发育，应进行裂缝密度的叠加：式中：Dlf总—裂缝总线密度，条/m；Dlfi—各构造运动时期裂缝密度，条/m。8.1.3裂缝开度的计算模型裂缝开度计算应分析古构造应力场模拟的主应力和主应变结果，同时应分析现今应力对裂缝开度的改造作用，应包括现今应力场的正应力和孔隙压力，应按下列公式计算。式中：b0—裂缝开度，m；σp—岩石破裂强度，MPa；E—杨氏模量，GPa；3—最小主应变，无量纲；Dlf—裂缝线密度，条/m；bm—裂缝现今开度，m；n—裂缝面所受正应力，MPa；P—孔隙压力，MPa；σnref—使裂缝开度降低90%的正应力，与岩性有关的常数，MPa。8.1.4裂缝孔隙度和渗透率的计算模型裂缝孔隙度和渗透率计算模型应符合下列规定：a）裂缝孔隙度和渗透率应为经现今地应力改造之后的结果，应分析裂缝线密度和裂缝现今开度数据，裂缝孔隙度应按公式（28）计算：式中：T/GRM160—2026(—现今应力改造后的裂缝孔隙度，%；